Multiversen utmanar vetenskapen som vi känner den, och Hawking var inte nöjd med det. Men vår resa mot tidens kanter har sedan dess omformat vår vision om kosmos, och oss själva.

När jag först träffade Stephen Hawking på hans kontor i Cambridge 1998 hade han blandade känslor för multiversum - tanken att vårt universum bara är ett av många.

Tillsammans, vi gav oss ut på ett försök att få en djupare förståelse av det. Vår resa ledde oss till big bang och tidens början, och banade väg för en helt ny syn på kosmos.

Multiverset är en naturlig, och förmodligen till och med oundvikligt, konsekvens av en kvantvärld som i grunden styrs av osäkerhet och slump. Men förekomsten av ett multiversum utmanar vetenskapen som vi känner den och begränsar vad kosmologin har att säga om vår värld.

Vissa har till och med hävdat att multiverse -idén inte alls ska betraktas som vetenskap, eftersom vi inte kan hoppa från ett universum till ett annat för att testa det. Hawking, envis, smart, och framför allt oändligt passionerad om kosmologi, höll inte med om detta.

"Mitt mål är enkelt", förklarade han en gång. "Det är en fullständig förståelse av universum. Varför det existerar, och varför det är som det är. "Således satte vi oss för att väva den intuitiva idén om multiversen till en rigorös och testbar ram för kosmologi.

Vår resa

Jag hade kommit till Cambridge från Belgien för att studera teoretisk kosmologi, och Hawking tog mig som doktorand. Arbetar axel vid axel, i flera dagar, vi befann oss gradvis på samma vetenskapliga våglängd.

Han var en sanningssökande, med en omättlig passion för ren vetenskaplig utredning och en otrolig livsglädje. Jag tror att det var det som höll honom igång trots hans fysiska utmaningar. Det var också det som gjorde arbetet med honom så roligt - man visste aldrig riktigt när fysiken tog slut och festen började.

Stephen och jag växte nära genom vår intellektuella förbindelse och gemensamma upptäckarglädje. Vi blev själsfränder i vårt uppdrag att få grepp om multiversen.

Under de första åren av vårt samarbete, Stephen kommunicerade genom sin dator genom att trycka på en mus som han höll i handen för att rikta en markör på skärmen och välja det ord han ville ha från en digital ordbok. På så sätt skulle han komponera meningar med en hastighet av några ord per minut.

När han tappade styrkan i handen som behövdes för att kontrollera musen, Stephen gick över till att flytta markören på skärmen genom att aktivera en rörelsesensor monterad på glasögonen med kinden. Och när även detta blev svårt, Jag skulle ställa mig framför Stephen, tydligt i sitt synfält, och undersöka hans sinne genom att skjuta frågor.

Stefans ögon skulle lysa starkt när mina argument resonerade med hans intuition. Vi skulle bygga vidare på detta, navigera och utnyttja det gemensamma språket och den ömsesidiga förståelse vi hade utvecklat genom åren.

Utforska universums kanter

Vårt sökande efter en djupare förståelse av kosmos underliggande arkitektur ledde oss till de mest extrema områdena i vårt universum vid tidens kant:I slutet av tiden djupt inne i svarta hål, och början på tiden vid Big Bang.

Vad händer vid världens kanter, när tiden slutar vara meningsfull, och Einsteins gravitationsteori går sönder?

Är de fysiska förhållandena vid universums ursprung förankrade inom naturvetenskapens område, kodar den övergripande utvecklingen av universum som framträder?

Varför stör universum sig överhuvudtaget?

Kvantteori förutspår ett multiversum

Vid vårt universums ursprung, den makroskopiska världen som domineras av tyngdkraften och beskrivs av Einsteins förvrängning av rymdtid smälter samman med den mikroskopiska världen av partiklar, styrs av kvantteori.

För att beskriva vad som händer vid Big Bang, dessa två mycket olika perspektiv på världen måste kombineras till en enda enhetlig ram.

Men kvantteorin förutsäger sannolikheter för olika resultat. I kvantteorin om partiklar kan det vara sannolikheter att hitta en partikel på ett eller annat ställe. Tillämplig på kosmologi, dock, resultatet är ett helt universum!

Så, någon kvantteori om Big Bang kommer således att förutsäga en mängd olika universum, var och en med sin egen utveckling. Tillsammans bildar dessa ett multiversum, en superposition av många världar, finns parallellt.

Hologrammet i tidens början

Utifrån nya utvecklingar inom strängteori, Stephen och jag utvecklade en sådan kvantmodell av Big Bang.

Strängteori förutspår att vårt universum i grunden är ett hologram som bara avslöjar sig under de mest extrema förhållanden, som de vid Big Bang.

Det här är lite abstrakt, men ett hologram är en slags förändring av dimension där all information i en rymdvolym projiceras och kodas på en yta. Vi använde begreppet holografi, utvecklad inom strängteori, att projicera tidsdimensionen i de tidigaste utvecklingsstadierna i vårt universum, och att beskriva dessa på ett helt tidlöst sätt.

Genom att göra detta undviker vår teori nedbrytningen av Einsteins relativitetsteori vid Big Bang, för att vi förlorar någon uppfattning om tid på vår väg mot det.

Kontroll över multiversen

Strax före hans bortgång kände jag att Stephen starkt kände att holografi gav oss greppet om multiversen han alltid letat efter.

Vi är verkligen inte ute efter ett unikt universum, men vår beskrivning av Big Bang som ett hologram innebär en betydande minskning av multiversen, ner till en ensemble av universum som utvecklas på ett sätt som liknar vårt.

Med karakteristisk och oändlig entusiasm, Stephen förklarade att vi äntligen hade kontroll över multiversen - och han gillade att ha kontroll.

Kanske är vi det. Men det behövs mycket mer forskning för att avkoda hologrammet i tidens början för att helt förstå den nya synen på universum som det döljer.

Denna berättelse publiceras igen med tillstånd av ScienceNordic, den pålitliga källan till engelskspråkiga vetenskapliga nyheter från de nordiska länderna. Läs den ursprungliga historien här.